股票 
板块 
用户 
资讯 连接学术界与产业界
推动量子器件走向现实应用
量子科技是新一轮科技革命与产业变革的前沿领域，也成为全球科技政策、产业投资与媒体关注焦点。此前，国际期刊《IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics》刊发了对科大国盾量子技术股份有限公司副总裁唐世彪、中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员尤立星的专访。围绕“连接学术界与产业界，推动量子器件走向现实应用”的主题，两位专家讨论了量子科技从基础研究迈向工程化与商业化的路径，以及学术界与产业界如何分工协作、共同塑造量子生态等。以下为主要内容。
原文链接：10.1109/JSTQE.2025.3615351
01
唐世彪
唐世彪现任科大国盾量子技术股份有限公司副总裁兼研发总监，并担任安徽省量子信息工程技术研究中心主任。他长期致力于量子信息技术成果的产业化，主要研究兴趣包括光量子器件、量子通信系统以及量子计算测控系统。
02
尤立星
尤立星于2007年加入中国科学院上海微系统与信息技术研究所（SIMIT-CAS），任高级研究员。现任SIMIT-CAS特聘研究员、副所长。研究兴趣包括超导电子学、微纳超导器件及高频应用。
01
如何看待欧洲、亚洲和美国在量子通信与量子计算战略投资上的异同？
唐世彪：总体来看，欧洲、亚洲和美国都已有国家级战略规划。例如，美国2018年通过《国家量子倡议法案》，欧盟2017年启动“量子旗舰计划”。在战略投资重点上，欧洲和亚洲比较相似，对量子通信和量子计算并重；美国则更偏向量子计算。这也体现在科研成果和工程化进展上：欧洲和亚洲发表的量子通信论文更多，网络建设方面的报道也更多；美国则在量子计算论文和量子计算机成果方面更多。更详细的信息可参考兰德公司2022年发布的报告《美国和中国量子技术工业基础评估》。
美国近期也加大了对量子通信技术和网络的关注，但可能采用量子密钥分发（QKD）之外的技术路线。相关内容可参考DARPA 2023年的“量子增强网络”项目。
这些战略投资差异可能与各地区的技术和产业基础有关。比如美国在后量子密码（PQC）方面处于领先地位，所以对QKD的需求相对没那么迫切，更重视的是量子计算在密码破译和人工智能增强等方面的作用。
02
迄今为止，是否有被认为是推动量子器件从实验室走向实际部署的里程碑式技术突破？
唐世彪： 所谓“能够推动量子器件从实验室走向实际部署的里程碑式技术突破”，必须满足两个标准：一是实际应用不可或缺，二是实现难度极高。
我认为量子通信已经进入实际应用阶段，特别是中国取得的这些标志性技术突破，推动了量子通信的实际应用：
1）QKD器件的工程化，具备适应各种实际光纤部署的长距离性能。比如中国2017年建成的“京沪干线”量子网络。设备具有小型化、高可靠性等特点，在标准通信光纤上的实际工作距离超过120公里。
2）具有实用性能的星地QKD系统。例如中国2017年成功试验了“墨子号”卫星的星地对接，以及2022年发射的“济南一号”微纳卫星。后者进一步提高了成码率和实时通信能力，同时降低了部署成本。
3）基于集成光量子芯片的QKD技术，显著提升了系统的稳定性和成本效益。欧洲、美国和中国都在推进这一方向，并取得阶段性成果。
相比之下，量子计算尚未进入实际应用阶段。尽管已出现量子优越性、量子纠错等重要技术突破，但还不属于这类标志性进展。
尤立星： 量子器件可以在众多领域发挥关键作用，但市场规模和成熟度仍需一定培育期，当前整体市场仍处于较小规模。
一方面，量子技术的巨大应用前景推动了许多关键量子组件的小规模产业化。窄线宽脉冲激光器、单光子探测器、低噪声放大器等已走出实验室的量子器件，正持续支撑量子技术的研发和产业发展。
另一方面，一些量子器件已在量子技术之外的特定领域发挥不可替代的关键作用。以我熟悉的超导单光子探测器（SSPD）为例：NASA在2013年和2023年两次将SSPD用于深空通信项目，包括月球激光通信演示和深空光通信。在地面接收望远镜系统中采用高速SSPD阵列后，通信距离和下行数据接收速率实现了数量级提升，达到了深空探测的里程碑。这也确立了光通信作为未来深空通信主流技术的地位。
03
与谷歌、IBM、微软等全球科技巨头相比，初创企业和私人资本应在塑造量子生态中扮演什么角色？
唐世彪： 初创企业、私人资本和大型科技公司之间应保持互补共生的关系。前者在发现新技术、新应用和新市场方面更灵活；后者则战略更聚焦、组织能力更强，尤其擅长突破那些需大量投资和基础平台开发的技术路径。
尤立星： 量子信息技术的发展最终会形成一个由多领域技术融合而成的综合生态。一方面，需要谷歌、IBM、微软等大公司在系统层面的全面推动和支持；另一方面，也需要大量创新型中小微企业和私人资本，针对不同单项技术和关键仪器开展研发和投资。如硬件方面的量子源、量子探测器、制冷工具、电缆、控制仪器等；软件方面包括工艺技术、设计工具、算法、操作系统、通用和专用应用等。这些研发工作和投资，也将对量子生态的发展起到决定性支撑作用。
04
下一波量子技术创新最关键的因素是什么？未来突破可能如何改变学术研究和产业投资方向？
唐世彪： 创新关键因素与技术发展阶段密切相关。在基础研究阶段，技术路线、时间表和结果都存在较大不确定性，因而最关键的因素是宽松的学术环境。这种环境对研究方向的约束较少，推动了活跃的跨学科交流。在工程化或应用技术阶段，目标和路径已相对清晰，关键因素则是产业的牵引，包括大规模项目投资和专业人才集聚。
目前，量子计算仍主要处于基础研究阶段，尤其在算法、技术路线和架构等方面。量子通信则更明显地进入工程化和应用研究阶段。
我认为，最关键的突破方向是量子芯片。它不仅会大大加速产业应用，也将为科技创新提供重要支撑和方向。
05
随着大型科技公司持续投资量子计算，如何看待学术界在量子技术发展中的作用？产业主导的举措是否会压制基础研究空间？
唐世彪： 我并不担心大型科技公司会压制学术界的基础研究空间。相反，我认为学术界的作用将变得更加独特和不可或缺。因为学术界在前沿探索、理论研究和人才培养等方面发挥着不可替代的核心作用，这些对科技公司的持续进步必不可少。技术高度成熟时，产业界通过供应生态等主导发展，学术界影响可能会有所降低，但也可能会主导新的路线突破。不过我们还远未到那个阶段。
尤立星：量子计算远未成熟，仍有大量科学和工程问题需要解决。量子领域的科学家和工程师都严重短缺。学术界需要在新原理、新材料、新器件和人才培养方面发挥不可或缺的作用。产业界主导的研发将推动量子技术发展和工程化的进步，同时也会提出更多基础科学问题，也就是量子技术的“真”问题。产业界提出问题，学术研究者提供答案。做好分工协作，实际上是最佳、最快、最科学的发展模式。
06
学术界和产业界如何更有效地合作，以加速量子技术商业化？是否有应当效仿的成功合作模式？
唐世彪： 有效合作的关键条件，第一是建立共同目标，第二是开展互动式技术研究。为创造这些条件，我认为最有效的方式是共建研究平台和设施。例如，产业界可以在大学设立联合实验室或研究中心；政府也可以组织研究中心，引导学术研究人员参与产业转化，同时鼓励双向人才交流。一个典型案例是美国SEMATECH（半导体制造技术战略）联盟。它由美国政府发起，多家公司（如IBM、英特尔、TI）共同出资，并与知名大学和国家实验室合作，开展先进制造工艺的联合研究。
ABOUT
期刊介绍
《IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics》由国际电气与电子工程师学会（IEEE）于1995年创刊，是量子电子学领域公认的权威期刊之一。该刊定位于出版高影响力、主题集中的综述与原创研究，每期围绕一个特定专题征稿，涵盖激光物理、光电子器件、量子光学、生物光子学及超快光学等方向。
期刊旨在搭建基础研究与前沿应用之间的桥梁，尤其关注量子通信、半导体激光器、光电集成系统等交叉学科。作为工程技术领域的JCR Q1区期刊，其严格同行评议和明确专题导向使其成为研究人员发布阶段性突破成果的重要平台。
评论 (0)